teknik pengolahan hasil pertanian (png...

Teknik Pengolahan Hasil Pertanian

(PNG 327)

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 1

OUTLINE

• PENDAHULUAN

– Pengertian Teknik Pengolahan Hasil Pertanian

– Kegiatan-kegiatan dalam Pengolahan Hasil Pertanian

Pengertian Teknik Pengolahan Hasil Pertanian

• Teknik Pengolahan Hasil Pertanian

“Agricultural Processing Engineering”

• Teknik Pengolahan:

– Suatu seni dan ilmu yang mempelajari tenaga dan sumber daya

alam untuk meningkatkan daya karya manusia di bidang pengolahan

hasil pertanian untuk meningkatkan kesejahteraan manusia

• Pengolahan:

– Semua aktivitas yang merubah bentuk, ukuran dan sifat-sifat dari

hasil pertanian untuk meningkatkan kualitas dan kuantitasnya.

– Contoh

cacao/ coklat dijadikan bubuk dulu baru bisa dimanfaatkan

• Pada Teknik Pengolahan yang terpenting adalah : hasil akhir

• Kenapa??

– Hasil akhir yang akan dijual/dipasarkan sehingga hasil akhir harus

mempunyai kualitas yang baik. Untuk itu diperlukan teknik-teknik

pengolahan yang :

• Dapat meningkatkan mutu

• Produktivitas yang tinggi (Hasil/satuan waktu)

• Efisiensi tinggi

• Biaya produksi rendah

• Pengolahan bisa bersifat

– Sederhana/ home industry

– Maju/ industri

• Hasil-hasil pertanian dapat berupa:

– Tanaman semusim

– Tanaman tahunan

– Tanaman perkebunan/ industri

– Tanaman pangan

– Tanaman hortikultura

• Sayuran

• Buah-buahan

• Bunga

Aktivitas-aktivitas dalam Teknik Pengolahan

a) Pembersihan (Cleaning)

– Membuang bahan-bahan asing/ kotoran seperti debu, batu, dll

• Contoh: kentang pencucian

• Padi udara

b) Sortasi (Sorting)

– Pemilihan/ pemisahan bahan yang buruk, busuk dari bahan yang

baik

c) Penentuan mutu/kualitas (Grading) • Contoh: penentuan mutu kentang

Grade A ukuran, mata tunas, kulit ???

d) Perlakuan (Treating) • Contoh : perontokan gabah

: pemipilan jagung

: pengupasan kacang, dll

e) Pengeringan (Drying)

– Proses pengeluaran air dari bahan sampai keadaan kadar air yang

setimbang dengan keadaan udara atmosfer normal

k) Persiapan pembersihan (Dressing) • Contoh: menguliti ayam

l) Penyimpanan (Conditional Storage)

m) Memecah (Crushing) Contoh: memecah polong-polongan seperti kemiri

n) Penanganan (Handling)

o) Pengecilan ukuran (Size Reduction)

p) Penyejukan (Air Conditioning)

q) Pendinginan (Refrigeration)

KESETIMBANGAN MASSA DAN ENERGI

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 2

OUTLINE

• KESETIMBANGAN MASSA DAN ENERGI – Prinsip kesetimbangan massa

– Aplikasi kesetimbangan massa

– Langkah-langkah dalam menentukan kesetimbangan massa

– Perhitungan kesetimbangan massa

– Konsep kesetimbangan energi

– Perhitungan kesetimbangan energi

PRINSIP KESETIMBANGAN MASSA

• Hukum kekekalan massa

– Materi tidak dapat diciptakan atau dihilangkan, tetapi hanya

berubah bentuk.

• Prinsip ini juga berlaku pada proses pengolahan bahan

pertanian

– Bahan yang masuk pada suatu proses pengolahan akan sama

dengan bahan yang keluar, yang berubah hanya wujud.

• Prinsip ini dikenal dengan istilah : kesetimbangan massa/

materi

• Prinsip kesetimbangan massa banyak diaplikasikan dalam

merancang proses pengolahan hasil pertanian

– Pengupasan

– Sortasi

– Ektraksi

– Pengeringan

– Evaporasi, dll.

• Namun dalam prakteknya, bahan input ≠bahan output

– Penyebabnya:

• Terjadinya akumulasi bahan pada alat atau kehilangan bahan yang tidak

terkontrol

• Dalam proses apapun jika tidak ada akumulasi dalam peralatan

prosesnya, maka jumlah bahan yang masuk akan sama dengan

jumlah bahan yang keluar.

• Dengan demikian,

– Jumlah bahan yang masuk dalam proses pengolahan = jumlah

bahan yang keluar sebagai produk yang dikehendaki+ jumlah yang

hilang atau terakumulasi dalam peralatan pengolahan

• Secara matematis dinyatakan :

– M input = m output + m akumulasi/ hilang

• Proses pengolahan yang tidak mengalami akumulasi atau

hilang disebut “steady state process”

• Proses pengolahan yang mengalami akumulasi atau hilang

disebut “unsteady state process”

1) Pada proses pengeringan

• Bahan basah dimasukkan ke dalam sistem pengeringan,

kemudian air akan dibawa oleh udara pengering menjadi fase

uap dan setelah proses pengeringan selesai diperoleh bahan

yang sudah berkurang kadar airnya.

• Sesuai dengan prinsip kesetimbangan massa, maka berat

bahan basah yang masuk ke dalam sistem pengeringan

seharusnya sama dengan berat bahan kering + jumlah uap air

yang keluar.

Aplikasi Kesetimbangan Massa

2) Pada proses evaporasi

• Ada bagian bahan yang dihilangkan karena proses penguapan

sehingga diperoleh bahan yang lebih pekat dibandingan dengan

keadaan awalnya.

3) Pada proses sortasi buah

• Dilakukan proses pemisahan buah yang rusak (busuk, memar

dll) dari buah yang baik (sesuai standar mutu) dan materi lain

yang tidak diinginkan (daun, ranting, kerikil, dll).

• Sesuai dengan prinsip kesetimbangan massa, maka berat

bahan buah sebelum disortasi (input) akan sama jumlahnya

dengan buah setelah disortasi + bahan-bahan yang tidak

dikehendaki (buah yang rusak dan kotoran)

• Dengan demikian aplikasi kesetimbangan massa dapat

digunakan untuk menghitung:

– Rendemen dari proses ekstraksi atau sortasi

– Proporsi campuran bahan dalam suatu formulasi

– Kehilangan dalam proses

– Komposisi bahan awal dan akhir

• Beberapa istilah yang diperlukan dalam menyelesaikan

permasalahan dalam kesetimbangan massa

– Kesetimbangan massa total

– Kesetimbangan massa komponen

– Basis

– Tie material

Beberapa istilah

• Total massa semua input dan output yang terlibat dalam

proses

• Total proses yang terlibat dalam aliran bahan (tidak

memperlihatkan per tahap proses)

a. Kesetimbangan massa total

• Komponen adalah sesuatu yang terkandung dalam bahan dan

persamaan matematika dibuat berdasarkan komponen tersebut.

• Pada pengolahan bahan pertanian yang dimaksud dengan

komponen adalah kadar air, kadar protein, kadar gula, kadar lemak

dll.

• Pada pemecahan persoalan kesetimbangan massa, kadang-kadang

perlu mempertimbangkan kesetimbangan komponen

– Misalnya proses mixing atau pencampuran bahan berprotein tinggi

dengan protein rendah

b. Kesetimbangan massa komponen

• Pada proses yang terputus (batch), jumlah input bahan ke dalam

proses dapat diketahui dengan mudah

• Pada proses kontinu, kadang-kadang sulit untuk menentukan secara

tepat jumlah input dan output sehingga dapat digunakan bilangan

bulat tertentu sebagai perumpamaan misalnya 100 kg, 1000 kg dsb

(per satuan waktu tertentu).

• Bilangan bulat yang digunakan sebagai perumpamaan disebut

dengan basis.

– Basis dapat diberikan pada input ataupun output, biasanya tergantung

pada pada cabang rantai yang paling sedikt.

c. Basis

• Tie material merupakan komponen yang selama pengolahan

tidak mengalami perubahan jumlah, sehingga komponen ini

dapat menghubungkan suatu sub proses dengan sub proses

lainnya.

• Contoh

– Pada proses pengeringan: total padatan

– Pada proses evaporasi susu: kandungan lemak

– Pembuatan jam/jelly : kandungan pektin

d. Tie material

Tahapan menentukan kesetimbangan massa

1. Menggambar proses, lengkap dengan anak panah masukan dan

keluaran pada setiap tahapan proses

2. Memasukkan variabel-variabel yang sudah diketahui.

– Untuk variabel yang belum diketahui dapat menggunakan simbol huruf.

– Apabila input bahan atau output bahan tidak diketahui secara pasti,

masukan tie material pada tahap proses yang diperlukan untuk

mempermudah perhitungan.

– Ketika memasukan variabel, kadang-kadang perlu asumsi-asumsi,

sehingga perlu dituliskan asumsi-asumsi yang digunakan.

3) Membuat persamaan matematika sederhana. Jumlah persamaan

tergantung dari variabel yang belum diketahui.

4) Memecahkan persamaan-persamaan dengan perkalian, pembagian,

penjumlahan, pengurangan dan pengolahan matematis sederhana

lainnya.

5) Menyimpan kembali dari hasil pemecahan persamaan matematika.

Misalnya bila komponen B =10% menyatakan rendemen, maka

kesimpulan akhirnya adalah rendemen dari proses tersebut 10%

Contoh (1):

• 100 kg gabah basah dengan kadar air 19% dikeringkan hingga

kadar air 10%. Hitung rendemen gabah kering dan air yang

hilang

• Penyelesaian :

Pengeringan

100 kg gabah (A)

B air

Gabah kering (C)

KA 19% KA 10%

• Kesetimbangan massa total

Gabah basah (A) = Air yang menguap (B) + Gabah kering (C)

100 kg = B+ C (1)

• Kesetimbangan komponen air

Air di A = Air di B + Air di C

0.19A = B+ 0.1 C

0.19 (100kg) = B +0.1 C

19 kg= B + 0.1 C (2)

Kedua persamaan (1) dan (2) dapat diselesaikan dengan cara

subsitusi atau eliminasi

• 100 kg = B + C

• 19 kg = B + 0.10 C

• 81 kg = 0.90 C

• C = 81 kg /0.90 = 90 kg

• Dengan demikian :

– Rendemen : 90 kg/ 100 kg * 100 % = 90 %

– Air yang hilang:

• B = A-C

• B = 100 kg– 90 kg = 10 kg atau 10 %

Contoh (2):

• Dalam pembuatan susu bubuk, dimasukkan susu segar ke

dalam alat pengering semprot ( spray drier). Susu segar

terdiri dari komponen air 90%, lemak 5%, protein 3% dan

komponen lainnya 2%. Sedangkan susu bubuk mempunyai

kadar air 10 %. Diasumsikan jumlah protein, lemak dan

komponen lainnya tidak berubah selama proses pengolahan.

Hitunglah rendemen pengolahan dan komposisi susu yang

dihasilkan!

Penyelesaian :

• Karena belum tahu berapa jumlah masukan dan keluarannya,

maka diperlukan basis perhitungan.

• Misalnya, basis yang dipilih adalah masukkan sebanyak 100 kg.

Pengeringan

semprot

100 kg susu segar (A)

B air

Susu bubuk (C)

Air 90 % = 90 kg

Lemak 5 % = 5 kg

Protein 3% = 3 kg

Lainnya 2% = 2 kg

Air 10 % = 0.1 C

Komponen lainnya

???

• Kesetimbangan massa total

Susu segar (A) = Air yang menguap (B) + Susu bubuk (C)

100 kg = B+ C (1)

• Kesetimbangan komponen air

Air di A = Air di B + Air di C

0.90A = B+ 0.1 C

0.90 (100kg) = B +0.1 C

90 kg= B + 0.1 C (2)

Kedua persamaan (1) dan (2) dapat diselesaikan dengan cara

subsitusi atau eliminasi

• 100 kg = B + C

• 90 kg = B + 0.10 C

• 10 kg = 0.90 C

C = 10 kg /0.90 = 11.11 ≈ 11 kg

• Dengan demikian :

– Rendemen : 11 kg/ 100 kg * 100 % = 11 %

– Komposisi akhir :

• Lemak 5 kg = (5/11)* 100% = 45.5 %

• Protein 3 kg = (3/11) * 100% = 27.3 %

• Komponen lain 2 kg = (2/11) * 100% = 18.2%

KESETIMBANGAN ENERGI

• Kesetimbangan energi pada suati sistem berdasarkan pada

prinsip Hukum Kekekalan Energi

– Energi tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan, tetapi dapat

berubah bentuk

• Kesetimbangan energi berkesinambungan dengan

kesetimbangan massa

– sehingga prinsip perhitungan kesetimbangan energi mirip dengan

kesetimbangan massa

• Jumlah panas/ energi yang masuk ke dalam suatu sistem = panas/

energi yang meninggalkan sistem

• Prinsip dasar kesetimbangan energi dapat dinyatakan dengan

persamaan

– Energi yang masuk = energi yang keluar + akumulasi di dalam

sistem

• Pada kondisi steady state dimana tidak terjadi akumulasi

energi di dalam sistem, maka persamaan di atas dapat

disederhanakan menjadi:

– Energi yang masuk = energi yang keluar

Tahapan dalam menyelesaikan kasus

kesetimbangan energi

• Gambarlah diagram yang mencerminkan proses, kemudian lengkapi

dengan informasi-informasi baik input maupun output yang tersedia.

Dalam hal ini, batas dari sistem dapat merupakan batas yang nyata

(misalnya dinding dari mesin blansir) atau batas yang imaginer

• Tetapkan sistem dengan titik-titik yang mengelilingi sistem tersebut

• Gunakan simbol atau huruf tertentu untuk mengidentifikasi variabel-

variabel yang tidak diketahui

• Buatlah persamaan energi dan massa (total dan komponen) dan

selesaikanlah dengan menggunakan persamaan matematika.

Gunakan tabel tekanan uap dan suhu referensi dalam proses

perhitungan bila diperlukan .

Contoh

• Susu akan disterilisasi dalam sistem UHT dengan menggunakan penukar panas ( heat

exhanger). Susu dialirkan ke dalam sistem UHT dengan kecepatan 5000 kg/jam untuk

melewati penukar panas pada suhu 1350C selama 6 detik. Suhu awal susu adalah

150C. Penukar panas memiliki tekanan uap 313.18 kPa dan 100% kualitas uap air

(artinya seluruh uap air berada dalam fase gas dan digunakan sebagai media

pemanas).

– Hitunglah laju aliran dari uap air ( media pemanas)(ms, kg/jam) yang masuk ke

dalam penukar panas agar kondisi proses yang diinginkan tercapai? Diketahui

panas jenis susu adalah 3.894 kJ/kg0C, panas jenis uap air adalah 4.28 kJ/kg 0C

– Tentukan persamaan kesetimbangan energi yang menggambarkan energi yang

masuk dan energi yang keluar.

– Asumsi berat uap sama dengan berat kondensat

Susu,

T= 15 0C

Uap air (ms)

P= 313.18 kPa

Kondensat (mc)

T= 135 0C

Produk susu

T= 135 0C

Sumber: Heldman dan Singh (2014)

• Laju energi yang masuk dihitung dari kandungan energi dari susu dan uap air

a) Untuk susu yang masuk (gunakan suhu 0 0C sebagai suhu referensi)

Qin susu = m Cp (Tm-Tref)

Qin susu = (5000 kg/jam )x (3. 894 kJ/kg 0C)x (15-0) 0C

Qin susu = 292 050 kJ/jam

b) Untuk uap air:

Karena diketahui 100% kualitas uap, berarti semua uap air berada dalam fase

gas. Dengan menggunakan Tabel Uap diperoleh nilai hg pada suhu 135 0C

adalah 2727.3 kJ/kg sehingga

Qin uap = (ms) x (hg)

Qin uap = (ms) x (2727.3 kJ/kg)

• Energi yang keluar dihitung dari kandungan energi dari susu yang keluar dan

kondensat uap air

a) Untuk susu yang keluar (gunakan suhu 0 0C sebagai suhu referensi)

Qout susu = m Cp (Tm-Tref)

Qout susu = (5000 kg/jam )x (3. 894 kJ/kg 0C)x (135-0) 0C

Qout susu = 2 628 450 kJ/jam

b) Untuk kondensat uap air:

Qout kondensat = mc x Cp x (Tsteam-Tref)

Qout kondensat = mc x(4.28 kJ/kg 0C) x (135-0) 0C

Qout kondensat = mc x (577.8) kJ/kg)

• Kesetimbangan energi:

• Qin susu + Qin uap air = Qout susu + Qout kondensat • 292 050 kJ/jam + (ms) x (2727.3 kJ/kg)= 2 628 450 kJ/jam + (mc) x (577.8) kJ/kg)

• (ms) x (2727.3 kJ/kg) - (mc) x (577.8) kJ/kg) = 2 628 450 kJ/jam - 292 050 kJ/jam

• (2149.5 kJ/kg ) x m= 2 3336 400 kJ/jam

• m =( 2 3336 400 kJ/jam)/ (2149.5 kJ/kg )

• m = 1086.95 kg/jam

Contoh 2

• Sebanyak 2000 kaleng yang berisi buah mangga dipanaskan di

dalam retort sehingga mencapai suhu 1160C. Diinginkan untuk

mendinginkan suhu kaleng sebelum dikeluarkan dari dalam retort

sehingga suhunya menjadi 350C. Berapa banyak air pendingin yang

diperlukan untuk mendinginkan, jika suhu pendingin yang masuk

adalah 200C dan ketika keluar adalah 300C. Diketahui panas jenis

uap air adalah 4.28 kJ/kg 0C, panas jenis mangga dalam kaleng

3.770 kJ/kg 0C dan panas jenis kaleng 0.46 kJ/kg 0C . Panas yang

dikeluarkan retort selama proses pendinginana adalah 75 000 kJ.

Diketahui juga, berat kaleng adalah 55 g/kaleng dan berat mangga

dalam kaleng adalah 450 g/kaleng.

• Energi dihitung dari energi air pendingin dan energi yang

dilepaskan oleh retort, kaleng dan mangga sebagai berikut:

• Energi dari air pendingin:

– Qair = mair Cp (Tout-Tin)

– Qair = mair 4.28 kJ/kg 0C (30-20) 0C

– Qair = mair 42.8 kJ/kg

• Panas yang dilepaskan oleh retort, kaleng dan buah mangga

• Qretort = 75 000 kJ

• Qkaleng = mkaleng Cp (T2-T1)

– m kaleng =(55 g/kaleng) x (2000 kaleng) x (1 kg/1000gr)= 110 kg

• Sehingga

• Qkaleng = mkaleng Cp (T2-T1)

• = 110 kg x 0.46 kJ/kg 0C x (116-35) 0C

• = 4 098.6 kJ

• nbn

• Q mangga = mmangga Cp (T2-T1)

– m manga = (450 g/kaleng) x (2000 kaleng) x (1 kg/1000gr)= 900 kg

– sehingga

• Q mangga = m mangga Cp (T2-T1)

• = 900 kg x 3.770 kJ/kg 0C x (116-35) 0C

• = 274 833 kJ

• Q sistem = Q retort + Q kaleng + Q mangga

• Q sistem = (75 000 + 4 098.6 + 274 833 ) kJ= 353 931.6 kJ

• nbn

• Kesetimbangan energi

• Q air = Q sistem

• mair 42.8 kJ/kg = 353 931.6 kJ

• mair = 353 931.6 kJ/ (42.8 kJ/kg)

• mair = 8 269, 43 kg

Prinsip Psikometrika

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 3-4

Prinsip Psikometrika

• Sifat-sifat udara dapat dipahami dengan psikometrika

• Diantaranya :

– Kandungan uap air di dalam udara

– Kelembaban relatif

– Suhu bola kering

– Suhu bola basah

– Titik embun

– Entalpi penguapan

– Volume spesifik

– dll

• Psikometrik menggambarkan hubungan yang mendefenisikan

sifat fisik dan panas dari campuran udara dan uap air

• Prinsip psikometrik banyak digunakan dalam desain dan

analisis sistem pengolahan dan penyimpanan

– seperti peralatan air conditioning untuk pendinginan produk segar,

mesin pengering biji-bijian

• Sifat-sifat udara kering yang penting

adalah:

– Suhu bola kering

– Volume spesifik

– Panas jenis

– Entalpi

• Sifat-sifat uap air adalah:

– Volume spesifik

– Panas jenis

– Entalpi

• Sifat-sifat campuran udara dan uap

air adalah:

– Suhu/titk embun (dew point)

– Kelembaban mutlak

– Kelembaban relatif

– Panas jenis uap air (humid heat)

– Suhu bola basah

1) Sifat-sifat Udara Kering

• Udara kering:

– Udara yang tidak mengandung uap air dalam komposisinya

• Udara kering tersusun dari :

– campuran gas, dimana komposisinya akan bergantung pada letak

geografis dan ketinggian

• Secara umum komposisi udara kering terdiri dari:

– Gas nitrogen, oksigen, argon, karbondioksida, neon, helium, dan gas

lain (metana, sulfur oksida, hidrogen, kripton dan xenon)

– Berat molekul rata-rata dari udara kering adalah 28, 9645 g/mol

Komposisi udara standar

Komponen Persen (% v/v)

Nitrogen 78,084

Oksigen 20,947

Argon 0,934

Karbondioksida 0,314

Neon 0,018

Helium 0,000524

Gas lain (metana, sulfur oksida, hidrogen,

kripton dan xenon)

0,000658

1) Sifat-sifat Udara Kering

• a) Suhu bola kering (dry-bulb temperature) – Suhu bola kering : Suhu yang ditunjukkan oleh sensor termometer.

– Suhu udara yang dinyatakan sehari-hari menyatakan suhu bola

kering

– Suhu bola kering diukur dengan meletakkan termometer di udara.

– Suhu udara kering tidak tergantung dari jumlah uap air di udara

– Suhu bola kering di tulis dengan simbol Tdb

• b) Volume spesifik

• Volume spesifik dari udara kering (V’a) dapat ditentukan

berdasarkan hukum gas ideal

• Ta = suhu (0K)

• Pa= tekanan parsial udara kering (kPa)

• Ra= konstanta gas (287,055 m3. Pa/kg 0K)

• Va= volume spesifik (m3/kg udara kering)

1) Sifat-sifat Udara Kering

1) Sifat-sifat Udara Kering

• c) Panas jenis

• Panas jenis udara kering pada tekanan 1 atm pada suhu -40 0C

sampai 600C bervariasi dari 0,997-1,022 kJ/kg.K

• Umumnya digunakan nilai: 1,005 kJ/kg. K

1) Sifat-sifat Udara Kering

• d) Entalpi – Entalpi : jumlah panas yang terdapat di dalam udara kering yang

dibandingkan dengan suatu referensi

– Dalam perhitungan psikometrik, entalpi diukur pada tekanan

atmosfer dan suhu 00C, dimana entalpi dapat dihitung dengan

persamaan:

• To= suhu referensi (C)

• Ha= entalpi (kJ/kg udara kering)

– Entalpi yang dihitung disini termasuk panas laten dan panas

sensibel

2. Sifat Uap air

• Uap air terdapat di dalam udara, udara yang

mengandung uap air disebut udara basah.

• Uap air yang terdapat dalam udara umumnya berada pada

fase lewat jenuh (superheated), tetapi pada keadaan tertentu

uap air akan mengembun yang menyebabkan terjadinya

kondisi udara berkabut (foggy).

2. Sifat Uap air

• a) Volume spesifik • Pada suhu di bawah 660C, uap air mengikuti sifat gas ideal dan volume spesifik

dapat ditentukan dengan persamaan

• Tw = suhu (0K)

• Pw= tekanan parsial uap air (kPa)

• Rw= konstanta gas uap air (461, 52 m3. Pa/kg 0K)

• V’a= volume spesifik (m3/kg uap air)

• b) Panas Jenis uap air

• Panas jenis uap air pada tekanan 1 atm dan tekanan -71 sampai

124 0C relatif konstan, yaitu 1,88 kJ/kg K.

• c) Entalpi uap air

• Entalpi uap air (Hw) tergantung pada suhu dan dapat

ditentukan dengan persamaan

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• a) Titik embun

• Titik embun adalah suhu pada saat uap air menjadi embun atau

mengalami kondensasi.

• Kondensasi terjadi pada kelembaban relatif ( RH 100%).

• Suhu/ titik embun ditulis Tdp.

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• b) Kelembaban mutlak (absolute humidity)

• Kelembaban menunjukkan kandungan air di udara yang

dinyatakan dengan jumlah/ massa dari air dalam udara

kering.

• Kelembaban mutlak ditulis dengan simbol H dan dinyatakan

dalam satuan kg air/ kg udara kering.

• Kelembaban mutlak dapat dihitung dengan persamaan:

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• c) Kelembaban relatif

• Merupakan perbandingan parsial tekanan uap air

sesungguhnya dengan tekanan uap air dalam kedaan jenuh.

• Dinyatakan dalam simbol %RH

• Dapat dinyatakan dalam persamaan:

– Pw = tekanan parsial uap air

– Pws = tekanan parsial uap air jenuh

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• d) Panas jenis

• Panas jenis campuran udara dan uap air adalah: jumlah panas

(kJ) yang diperlukan untuk meningkatkan suhu 1 kg udara

kering dan uap air sebesar 1 0K.

– Cs = panas jenis campuran udara dan uap air (kJ/ kg K)

– H = kelembaban multak ( kg air/kg udara kering)

3) Sifat Campuran Udara dan Uap air

• E) suhu bola basah

• Suhu bola basah merupakan suhu yang dibaca pada

termometer pada saat terjadi kesetimbangan antara

campuran uap air diudara dengan air.

• Suhu bola basah berhubungan dengan jumlah air diudara.

• Suhu ini merupakan hasil pengukuran dengan termometer

yang ujungnya dibungkus dengan kapas basah.

• Suhu bola basah ditulis dengan simbol Twb

Kurva psikometrik

Kurva Psikometrik:

• Kurva psikometrik:

• Kurva yang menggambarkan sifat-sifat fisik dari udara kering,

uap air dan campuran udara dan uap air.

• Sumbu x: suhu udara yang dinyatakan dalam 0C atau 0F.

• Sumbu y: kelembaban mutlak yang dinyatakan dalam kg air/ kg

udara kering.

PENGERINGAN

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 5-6

PENGERINGAN

• Outline :

– Defenisi Pengeringan

– Tujuan Pengeringan

– Teori dasar pengeringan

• Defenisi Pengeringan

• Proses pengeluaran air dari bahan pangan dengan menggunakan

energi panas sehingga tingkat kadar air dari bahan tersebut

menurun.

• Pada proses pengeringan terjadi penghilangan sebagian air

dari bahan pangan

• Proses pengeringan biasanya disertai dengan proses

penguapan air yang terdapat dalam bahan, sehingga panas

laten penguapan akan diperlukan.

• Proses penting yang terjadi dalam pengeringan:

– Pindah panas, yang mengakibatkan penguapan air

– Pindah massa, yang mengakibatkan pergerakan air atau uap air

melalui bahan yang kemudian mengakibatkannya terpisah dari

bahan.

• Pergerakan air dari dalam bahan terjadi melalui proses difusi

yang disebabkan oleh adanya perbedaan tekanan uap air

antara bagian dalam dan permukaan bahan.

• Perpindahahan energi di dalam bahan berlangsung secara

konduksi, sedangkan permukaan bahan ke udara berlangsung

secara konveksi

Tujuan Pengeringan

• Pengawetan bahan:

– Mengurangi kandungan air dalam bahan sehingga dapat

menghambat pertumbuhan mikroorganisme yang dapat

menyebabkan kerusakan bahan pangan dan memperpanjang daya

simpannya

• Peningkatan efisiensi transportasi/distribusi, pengemasan

dan penyimpanan:

– Pengurangan kandungan air dalam bahan dapat memperkecil

volume bahan

Cara penghilangan air dalam proses pengeringan

• Pengeringan yang terjadi pada tekanan atmosfer

– Panas dipindahkan dari udara kering ( air drying) atau dari

permukaan benda ( seperti logam) yang dipanaskan yang kontak

langsung dengan bahan sehingga mengakibatkan air dari bahan

dipindahkan ke udara.

• Pengeringan yang terjadi pada tekanan vakum (vacuum drying)

– Pindah panas dilakukan pada tekanan rendah sehingga air lebih

mudah menguap pada suhu yang lebih rendah. Pindah panas dalam

pengeringan vakum biasanya berlangsung secara konveksi atau

radiasi

• Pengeringan beku (freeze drying)

– Pengeringan dengan cara mensublimasi air dari fase padat (beku)

langsung menjadi uap air dengan cara pengaturan suhu dan

tekanan yang memungkinkan proses sublimasi terjadi.

Teori Dasar Pengeringan

• Air murni berada dalam tiga fase:

– Padat

– Cair

– Uap

• Fase ini tergantung pada kondisi suhu dan tekanan.

• Digram fase perubahan air

• Apabila panas dialirkan pada bahan, maka bahan akan

mengalami peningkatan suhu dari T1 ke T2

• Terjadi perubahan fase dari air menjadi uap pada tekanan

konstan. Pada suhu T akan terjadi transisi dari cair ke uap air

yang melibatkan panas laten. Penguapan air juga dapat

dilakukan dengan menurunkan tekanan sehingga dibawah

tekanan atmosfer pada suhu konstan. Proses sublimasi dapat

terjadi apabila air dalam fase padat (es) ditempatkan pada

tekanan yang rendah sehingga air akan langsung berubah

fasenya menjadi uap.

Jenis air dalam bahan

• Air bebas, yaitu air yang tidak terikat pada bahan padat dalam

jaringan pangan. Sifat-sifat fisik dan termodinamika air ini

adalah seperti air murni.

• Air yang terikat secara mekanik, yaitu air yang memiliki gaya

tegangan permukaan. Air jenis ini terdapat dalam ruang

antara partikel-partikel pangan atau terdapat sebagai lapisan

tipis pada permukaan bahan pangan padat.

• Air yang teradsorpsi pada permukaan bahan padat karena

adanya ikatan yang lemah antar-molekul yaitu gaya van der Waal.

• Air terikat secara kimia. Kekuatan ikatan kimia ini sangat

bervariasi, misalnya air hidrasi pada garam anorganik seperti

kalsium-sulfat terikat secara reversibel.

– Air yang merupakan bagian dari struktur kimia bahan padat,

misalnya air dalam karbohidrat. Kehilangan air ini bersifat

irreversibel dan kehilangan tersebut menyebabkan dekomposisi

bahan padat.

• Semakin lemah derajat keterikatannya, maka air akan semakin

mudah dilepaskan dan sebaliknya.

• Air bebas mudah dihilangkan

Contoh

1 2

Tbk = 30 0

RH = 70 % Tbk = 50 0

H1

Tbb

h

v

H2

Tbb

h

V

RH

Contoh

1 2

Tbk = 30 0

RH = 70 % Tbk = 50 0

H1

Tbb

h

v

H2

Tbb

h

V

RH

3

Contoh perhitungan pengeringan

10 ton gabah dikeringkan dengan pengering tipe bak. Kadar air

awal 28 % dikeringkan sampai 14 %. Untuk mengeringkan

digunakan udara luar 30 0C dan RH 70% yang dipanaskan

sampai 80 0C. Udara yang keluar dari pengering mempunyai

suhu 40 0C. Hitung waktu pengeringan dan jumlah energi apabila

laju udara yang digunakan 600 m3/menit. Bila menggunakan

bahan bakar solar dengan nilai kalor 43 000 kJ/kg dan densitas

0.8 kg/liter, berapa solar yang dibutuhkan?

• Kadar air merupakan ungkapan untuk menyatakan jumlah massa air dalam produk.

• Kadar air, KA (moisture content, M) dikemukakan dengan dua cara:

– KA (basis kering, bk) = berat air/berat massa kering x 100%

– KA (basis basah, bb) = berat air/(berat massa kering +berat air) x 100%

massa air,

wa

massa

kering, wk

Kadar air basis kering,

KA (bk) = wa/wk x 100%

Harga wa berkisar dari 0 s/d oo sehingga KA

(bk) berkisar dari 0 s/d tak terbatas.

Ber at ke ring wk s ebagai pemba gi konstan

sehingga mudah untuk perhitungan.

Kadar air basis basah,

KA (bb) = wa/(wk+wa) x 100%

Harga wa berkisar dari 0 s/d (wa+wk) sehingga

KA (bk) berkisar dari 0 s/d 100% atau 1.

Berat kering (wk+wa) sebagai pembagi tidak

konsta n sehingga s ulit untuk perh itungan,

namun lebih mudah untuk pembahasan.

Laju Pengeringan

• Laju pengeringan suatu bahan yang dikeringkan antara lain

ditentukan oleh sifat bahan tersebut seperti

– Bulk density

– Kadar air awal

– Hubungannya dengan kadar air kesetimbangan pada kondisi

pengeringan.

• Laju pengeringan maksimum biasanya tidak dipakai.

– Hal ini untuk mengurangi dan mencegah terjadinya pengkerutan,

pengerasan permukaan, retak permukaan bahan serta akibat lain

yang tidak diinginkan terjadi pada pengeringan produk pangan

padat.

• Tahap A – B, tahap ini merupakan periode

pemanasan (warming up period), terjadi selama

kondisi permukaan bahan menuju keseimbangan

dengan udara pengering.

• Pada periode ini tidak banyak terjadi perubahan

kadar air dari bahan yang akan dikeringkan.

Kurva laju pengeringan

• Tahap B – C, tahap ini dikenal

sebagai periode laju pengeringan

tetap (constant rate period).

• Selama periode ini permukaan

bahan tetap jenuh dengan air

karena pergerakan air dalam bahan

menuju permukaan seimbang

dengan penguapan air dari

permukaan bahan.

• Titik C adalah titik kadar air kritis

(critical moisture content).

• Titik kadar air terendah di mana laju

pergerakan air bebas dari dalam

bahan ke permukaan bahan sama

dengan laju penguapan air

maksimum dari permukaan bahan.

• Proses pengeringan melibatkan proses pindah panas secara

– Konveksi:

• udara sebagai medium pemanas dan berkontak langsung dengan bahan.

• Contoh: oven, fluidized bed dryer,spray dryer, flash dryer, rotary dryer

– Konduksi:

• medium panas yang digunakan adalah uap air (steam) yang dialirkan

melalui penukar panas atau permukaan logam

• Contoh: drum dryer dan cone dryer

– Radiasi:

• panasnya berasal dari energi radiasi

• Contoh: pengeringan menggunakan mikrowave

• Pengering kabut digunakan untuk mengeringkan cairan dari kadar air 80% sampai 4 %. Kadar air kritis adalah 50%. Udara yang digunakan untuk pengeringan adalah 30 0C dan RH 70% yang dipanasakan sampai 110 0C. Apabila laju bahan masuk adalah 1000 kg/jam dan jari-jari alat pengering adalah 1 m. Berapa tinggi alat pengering? Bila diameter yang dihasilkan atomizer 40-70μm. Udara keluar pada suhu 55 0C. Suhu bahan masuk 41 0C, L =2325 kJ/kg, k= 0.032 W/m 0C, ρ 1= 1075 kg/m3, ρ 2= 1440 kg/m3, Cp bahan masuk= 3.56 kJ/kg K, Cp bahan keluar= 0.97 kJ/kg K, Cp udara masuk= 1.04 kJ/kg K, Cp udara keluar= 1.15 J/kg K. Volume spesifik pada suhu 110 0C = 1.125 m3/kg uk.

PENGENTALAN BAHAN

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 7

PENGENTALAN BAHAN

• Outline :

– Defenisi Pengentalan

– Tujuan Pengentalan

– Alat dan jenis alat pengentalan

• Pengentalan merupakan proses untuk menghilangkan sebagian air

pada produk pangan cair.

• Tujuan pengentalan adalah mengurangi sejumlah air sehingga

menurunkan volume produk memudahkan transportasi dan

penyimpanan.

• Pengentalan dilakukan dengan menaikkan suhu produk sampai titik

didihnya dengan lama tertentu.

– Untuk produk pangan yang sensitive terhadap panas, maka pengentalan

dapat dilakukan dengan tekanan vakum.

• Selama proses pengentalan terjadi perubahan fase cair menjadi uap

Alatnya: Effect atau Evaporator

• Empat komponen utama evaporator adalah

– a) tabung evaporator

– b) sumber panas

– c) kondensor

– d) pompa vakum.

• Jenis effect

– Effect tunggal

– Effect majemuk/ paralel

• Untuk evaporator majemuk, maka berdasarkan aliran bahan

dan pemanas dapat dibedakan menjadi :

– Pengumpanan muka

– Pengumpanan belakang

– Pengumpanan sejajar

• Untuk mendisain evaporator, maka diperlukan perhitungan

kesetimbangan massa dan energi.

• Untuk menggambarkan kesetimbangan massa dan energi pada

evaporator tunggal dapat diilustrasikan dengan gambar

berikut

V

• Kekekalan massa

• Kekekalan energi

Kekekalan massa

V

• F= laju produk masuk, kg/jam

• P = laju produk keluar, kg/jam

• X F = fraksi padatan produk masuk,

• X P = fraksi padatan produk keluar,

• S = laju steam masuk, kg/jam

• V = laju uap air keluar, kg/jam

• T F = suhu produk masuk, 0C

• T P suhu produk keluar, 0C

• C PF = panas spesifik produk masuk, kJ/(kg. 0C)

• C PP = panas spesifik produk keluar, kJ/(kg. 0C)

Contoh

• Produk pangan dengan kadar air 90% dimasukkan ke dalam

effect dengan laju 3000 kg/jam. Apabila kadar air produk

keluar dari effect menjadi 40%. Berapakah laju uap yang

keluar dan laju steam yang masuk, apabila suhu steam masuk

120 0C dan suhu effect dijaga pada 60 0C.

Penyelesaian:

Kekekalan massa

Kekekalan energi

Nilai Cp

Contoh Soal Evaporator Majemuk dengan Pengumpanan

Belakang

• Soal sama seperti pada effect tunggal, dengan koefisien

pindah panas total pada masing-masing effect adalah sebagai

berikut:

• U1=1000 (W/(m 2 .C)

• U2=800 (W/( m 2 .C)

• U3=600 (W/(m 2 .C)

• Dan suhu pada effect ke tiga adalah 50 0 C

Pengumpanan Muka

• Contoh Soal Evaporator Majemuk

• Soal sama seperti pada effect tunggal, dengan koefisien

pindah panas total pada masing-masing effect adalah sebagai

berikut:

• U1=1000 W/(m 2 .K)

• U2=800 W(/m 2 .K)

• U3=600 W/(m 2 .K)

• dan suhu pada effect ketiga adalah 50 0C

SORTASI DAN GRADING

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 8

Sortasi dan grading merupakan proses yang penting setelah

pembersihan.

Sortasi ?

Grading ?

?

• Sortasi : pemisahan produk yang sudah bersih menjadi bermacam-macam kualitas atas dasar sifat-sifat fisik.

• Grading: sortasi produk menjadi bermacam-macam fraksi kualitas sesuai dengan standar klasifikasi yang telah diakui atas dasar nilai komersial dan kegunaannya.

Grading bergantung pada banyak faktor selain sifat fisik.

Tujuan sortasi dan grading?

a) Memperoleh kualitas yang lebih baik dan seragam (baik

bahan mentah maupun produk akhir yang dihasilkan)

b) Memberikan standarisasi dan perbaikan-perbaikan cara

pengolahannya

c) Menawarkan beberapa kualitas kepada konsumen dengan

harga yang sesuai dengan kualitasnya.

Siapa yang menetapkan standar grading?

a) Pemerintah Di Indonesia : - Departemen perdagangan & perindustrian SII (mencakup defenisi, syarat-syarat mutu, cara

pengambilan contoh dan pengujiannya) - Departemen pertanian Di Amerika Serikat: USDA b) Asosiasi/pengusaha

1) Kadar air 2) Ukuran 3) Bentuk 4) Berat 5) Densitas 6) Tekstur 7) Warna 8) Benda-benda Asing 9) Kepadatan 10) dlll

1) Komponen Kimia 2) Ketengikan 3) Indeks Asam Lemak Bebas 4) Bau 5) Cita rasa 6) Residu 7) dll

1) Perkecambahan 2) Pertunasan 3) Jenis dan jumlah kerusakan oleh cendawan, bakhteri dll

Cara-cara sortasi ?

• a) Cara Manual – Pada umumnya dikerjakan dengan tenaga manusia: : memerlukan tenaga terampil dan terlatih : memerlukan jumlah tenaga kerja yang banyak – Produk dipisahkan berdasarkan sifat-sifat visual misal : produk baik dengan produk jelek : produk ukuran besar dengan ukuran kecil : produk matang dengan mentah - Kurang efisien dengan biaya lebih mahal

b) Cara Mekanis

-Menggunakan alat / mesin sortasi

-Memerlukan tenaga kerja yang relatif sedikit

- Biaya relatif lebih murah

Alat-alat sortasi

• 1) Ayakan

• 2) Ban berjalan yang mengembang

• 3) Roller Sorter

• 4) Weight Sorter

• 5) Separator berat jenis

• 6) Separator Dropper

• 7) Separator elektronis

Contoh Grading Buah Manggis berdasarkan Standar Nasional Indonesia SNI 0-13211-1992

Grade Jumlah buah (dalam 1 kg)

Berat buah (gr)

Lingkaran buah (mm)

Super A 6-8 20.36 ± 1.02 135.14 ±15.44

A 10 18.70 ± 0.96

105.81±12.11

B 13 17.02 ± 0.61

78.07± 6.31

C 15 15.58 ± 0.25

62.30 ± 2.83

SIZE REDUCTION PENGECILAN UKURAN

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 9

Pengecilan Ukuran

Pengecilan ukuran merupakan suatu proses dimana partikel yang berukuran besar dipecah/ dipotong menjadi bagian-bagian yang lebih kecil.

Proses ini dilakukan dengan cara mekanis

tanpa ada perubahan-perubahn bersifat

khemis dari bahan

Seperti : grinding, compression, impact force.

Tujuan pengecilan ukuran

• Untuk meningkatkan ratio antara luas permukaan dengan

volume bahan sehingga akan meningkatkan laju pengeringan, pemanasan, pendinginan, dan meningkatkan effisiensi dan laju ekstraksi komponen-komponen cairan.

• Untuk memperoleh produk dengan bentuk dan ukuran seragam sesuai dengan spesifikasi yang telah ditentukan sehingga mempermudah pengolahannya

• Untuk mempertinggi reaktivitas bahan sehingga proses pengolahannya berjalan dengan baik

• Untuk memberikan bentuk dan ukuran yang bersifat estetis sehingga memberikan kenampakan yang lebih menarik.

Gaya-gaya yang bekerja

• Jenis-jenis gaya yang bekerja pada proses pengecilan ukuran adalah: – Compression forces

– Impact forces

– Shearing forces

• Pada peralatan pengecilan ukuran ketiga gaya ini selalu ada, tapi kebanyakan salah satunya lebih penting dari yang lain.

Mekanisme pengecilan ukuran

1. Penggilingan

• Proses yang paling banyak dilakukan

• Proses penggilingan akan mengecilkan ukuran bahan dengan jalan pemecahan

• Misalnya: pengolahan tepung gandum, jagung, beras, gaplek, ikan, minyak dari biji-bijian, sari buah, gula tebu, dll

• Sifat bahan yang berpengaruh dalam pemecahan:

-Kekerasan

-Kecenderungan bahan untuk mudah pecah

• Proses penggilingan yang efisien : besarnya energi yang diberikan harus dalam jumlah yang minimum, ssuai dengan jumlah yang dibutuhkan untuk memecah bahan.

Pin dan disc mill

Hammer mill dan Roller mill

2. Pemotongan

• Proses ini menggunakan mekanisme penekanan dengan suatu pisau tipis dan tajam pada bahan yang akan dipotong

• Hasil pemotongan berupa produk dengan permukaan yang licin dan halus dengan sedikit kerusakan yang terjadi.

• Pemotongan digunakan untuk pengolahan buah-buahan, daging, sayur-sayuran, ikan, dll

Bowl chopper

Dicing equipment

Slicing equipment

Teori Pengecilan Ukuran

• A) Teori KICK

Keterangan:

P = daya untuk pengecilan ukuran (Hp)

KK = konstanya KICK

Da= diameter sebelum dikecilkan (inci)

Db= diameter setelah dikecilkan (inci)

)(lnb

ak

D

DKP

Da

Db

B) Teori RITTINGER

Keterangan:

P = daya yang diperlukan (Hp)

KR = konstanya RITTINGER

T = kecepatan umpan (ton/menit)

Da= diameter rata-rata sebelum dikecilkan (inci)

Db= diameter rata-rata setelah dikecilkan (inci)

)11

(ab

RDD

TKP

3. Teori Bond

Keterangan:

P = daya yang diperlukan (Hp)

KB = konstanya BOND

T = kecepatan umpan (ton/menit)

Da= diameter (besar) yang lolos ayakan 80 % (ft)

Db= diameter (kecil) yang lolos ayakan 80 % (ft)

Wi = indeks kerja

)11

(ab

BDD

TKP ib WK 46.1

KEHALUSAN HASIL GILINGAN

• Dinyatakan dalam – Modulus kehalusan Ф rata hasil gilingan

– Indeks keseragaman (IK)

Modulus kehalusan :jumlah berat fraksi-fraksi yang tertinggal dalam setiap ayakan (%)

Indeks keseragaman : distribusi kasar, sedang, halus dari partikel-partikel hasil gilingan

• Hubungan modulus kehalusan dengan diameter rata-rata hasil gilingan

• D= 0.0041 * 2 FM

– D = diameter rata-rata hasil gilingan (inci)

– FM = Fineness Modulus (Modulus kehalusan)

Susunan ayakan yang digunakan

• 3/8 inci

• 4

• 8

• 14

• 28

• 48

• 100

• Pan

Kasar

Halus

Sedang IK

INDEKS

KESERAGAMAN

Tertinggal diatas ayakan

Contoh

• Hasil analisis dengan Tyler size, untuk 200 gr sampel tepung kedelai hasil penggilingan dapat dilihat pada tabel. Tentukan Modulus kehalusan, Diameter rata-rata dan indeks keseragaman hasil gilingan!

Mesh Fraksi lolos (gr)

3/8 “ 200

4 200

8 180

14 140

28 80

48 20

100 5

Pan 0

Mesh

(a)

Fraksi

lolos(gr)

(b)

Fraksi

tertinggal

(gr)

(c)

Fraksi

tertinggal

(%)

(d)

Faktor

pengali

(e)

(d) * (e) IK

3/8” 200 0 0 7 0

4 200 0 0 6 0 10 1

8 180 20 10 5 50

14 140 40 20 4 80

28 80 60 30 3 90 50 5

48 20 60 30 2 60

100 5 15 7.5 1 7.5 40 4

Pan 0 5 2.5 0 0

200 gr 100% 287.5

• FM = 287.5% = 2.875

• D = 0.0041 * 2 FM

= 0.03 inci

• IK = 1 : 5 : 4

= Kasar : Sedang : Halus

PENGAYAKAN

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 10

Pengertian dan manfaat

Pengayakan merupakan suatu cara pemisahan partikel berdasarkan ukuran partikel, terutama untuk bahan dalam keadaan kering dan bahan – bahan bersifat heterogen padat. Manfaat: a) Meningkatkan kualitas dan nilai ekonomis

produk b) Untuk pengukuran suatu proses, misal proses

penggilingan

Proses Pengayakan?

• Campuran bahan diletakkan diatas ayakan yang mempunyai lubang dengan ukuran yang dikehendaki

• Dalam pemisahan akan terjadi 2 fraksi atau lebih yang berbeda ukurannya, tapi masing-masing fraksi memiliki ukuran yang lebih seragam dibandingan dengan campuran aslinya

• Bahan yang lolos ayakan disebut undersize/ underflow

• Bahan yang tidak lolos ayakan disebut oversize/ overflow

Karakteristik bahan padat

Ciri-ciri partikel secara individual dibedakan

berdasarkan sifat-sifat:

a) Bentuk

b) Ukuran

c) Densitas

Bentuk partikel dinyatakan dengan faktor

bentuk (λ)

Beberapa Harga λ

Bentuk partikel Faktor bentuk

Bola, kubus, silinder 1

Pasir bulat 1.2

Pasir tajam 1.5

Debu batu bara 1.4

Hancuran kaca 1.5

Lempeng mika 3.6

Ukuran Partikel

• Ukuran partikel dalam unit yang berbeda – Partikel kasar ( inci, cm) – Partikel halus (ayakan) – Partikel sangat halus ( mikron, milimikron) – Partikel ultra halus ( m2/gr)

• Menurut dimensinya, ukuran partikel dibedakan atas tiga golongan – Rentang dimensi ( >0.125 inci, misal dadu buah-buahan, sayur) – Rentang ayakan (0.125 – 0.029 inci, misal produk gilingan,

tepung, gula, garam) – Rentang mikroskopis( <0.029 inci, misal bubuk, pati, debu)

Ayakan Standar

• Cara yang umum dan mudah dalam menentukan ukuran yang termasuk rentang ayakan adalah melalui suatu seri ayakan yang disebut dengan ayakan Standar Tyler

• Ayakan ini sudah diakui oleh Biro Standar Amerika Serikat sejak tahun 1910. Ayakan ini digunakan sebagai dasar analisis dan pengukuran semua bahan terayak yang digunakan dalam proses pengolahan.

• Ayakan Tyler terbuat dari anyaman kawat dengan mesh (jumlah lubang per inci) dan dimensi yang telah ditentukan.

• Susunan seri ayakan ini didasarkan atas ukuran lubang 200 mesh (0.0029 inci) dan Setiap ukuran lubang dari ayakan diatasnya merupakan √2 kali ayakan dibawahnya

Mesh Lubang (in) Lubang (mm)

1.050 26.67

0.883 22.43

0.742 18.55

0.624 15.85

0.525 13.33

0.441 11.20

0.371 9.423

2 1/2 0.312 7.925

3 0.263 6.680

3 1/2 0.221 5.613

4 0.185 4.699

5 0.156 3.962

6 0.131 3.327

7 0.110 2.794

8 0.093 2.362

9 0.078 1.981

10 0.065 1.651

12 0.055 1.397

14 0.046 1.168

Skala ayakan Standar Tyler

16 0.0390 0.991

20 0.0328 0.833

24 0.0276 0.701

28 0.0232 0.589

32 0.0195 0.495

35 0.0164 0.417

42 0.0138 0.351

48 0.0116 0.295

60 0.097 0.246

65 0.082 0.208

80 0.0069 0.175

100 0.0058 0.147

115 0.0049 0.124

150 0.0041 0.104

170 0.0035 0.088

200 0.0029 0.074

Analisis Ayakan

• Bahan yang akan diuji diambil sebnyak 250 gram dan kemudian diayak dengan Ro-tap selama 5 menit.

• Ayakan yang digunakan disusun seri dengan ukuran mesh yang terkecil dibawah dan ukuran yang besar diatas.

• Fraksi partikel yang tertinggal diatas tiap-tiap ayakan ditimbang beratnya dan kemudian dikonversikan kedalam persen.

• Hasil dari analisis disusun dalam tabel yang menunjukkan masa fraksi untuk setip ayakan sebagai fungsi dari ukuran mesh.

• Partikel yang tertinggal dalam setiap ayakan merupakan partikel yang lolos dari lubang ayakan sebelumnya dan tertahan oleh ayakan dibawahnya maka untuk menentukan besarnya ukuran partikel digunakan notasi keduanya. Misalnya 14/20 : partikel lolos dari ayakan 14 mesh dan tertahan pada ayakan 20 mesh.

Analisis Diferensial

Mesh Фn Dpn (cm)

4/6 0.0251 0.3327

6/8 0.1250 0.2362

8/10 0.3207 0.1651

10/14 0.2570 0.1168

14/20 0.1590 0.0833

20/28 0.0538 0.0589

28/35 0.0210 0.0417

35/48 0.0102 0.0295

48/65 0.0077 0.0208

65/100 0.0058 0.0147

100/150 0.0041 0.0104

150/200 0.0031 0.074

pan 0.0075

Analisis ayakan kumulatif

Mesh Фn Dpn (cm)

4 0 0.4699

6 0.0251 0.3327

8 0.1501 0.2363

10 0.4708 0.1651

14 0.7278 0.1168

20 0.8868 0.0833

28 0.9406 0.0589

35 0.9616 0.0417

48 0.9718 0.0295

65 0.9795 0.0208

100 0.9853 0.0147

150 0.9894 0.0104

200 0.99251 0.0074

pan 1.000

PENANGANAN BAHAN

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 11-12

PENGERTIAN

• Penanganan bahan :

pemindahan bahan yang mencakup semua pemindahan baik ke arah vertikal atau pun horizontal

• Terutama untuk pemindahan bahan yang bersifat padat dan cair, dan dalam jarak relatif dekat

ALAT-ALAT PENANGANAN BAHAN

1) Konveyor sabuk

2) Konveyor rantai

3) Konveyor ulir

4) Elevator timba

5) Konveyor pneumatis

6) Konveyor berat

7) Kran

8) Pengangkat, truk dan gerobak

KONVEYOR SABUK

• Effisiensi tinggi • Dapat digunakan untuk membawa berbagai jenis

dan jumlah bahan • Memerlukan energi yang relatif rendah • Kapasitas tinggi karena mempunyai kecepatan

yang tinggi • Kerusakan terhadap bahan yang diangkut relatif

kecil, sebab selama dalam pengangkutan bahan relatif tidak banyak bergerak

• Biaya permulaan relatif tinggi

Komponen-komponen konveyor

sabuk

Umpan 1) Sabuk 2) Penggerak 3) Pengumpan 4) Pengeluaran

1

4

2

3

1. Sabuk

• Memiliki sifat yang cukup luwes terhadap puli dan cukup lebar untuk membawa jumlah dan jenis bahan

• Memiliki kekuatan untuk menahan beban, tegangan kerja dan sifat permukaan yang resisten

• Lebar bervariasi biasanya antara 14-60 inci

• Dibuat dari bahan kanvas dan rajutan, karet, plat besi

2. Penggerak

• Digunakan puli penggerak yang ditempatkan pada ujung keluaran

• Puli harus cukup luas untuk menjaga kontak permukaan dengan sabuk, sehingga dapat menjamin gerakan sabuk

• Untuk membantu kontak permukaan antara puli dengan sabuk lebih baik digunakan puli diam

• Diameter puli harus cukup besar untuk menjaga pemanjangan sabuk

Puli diam dibedakan atas puli beban

dan puli balik

• Puli beban – Berupa silinder kayu atau baja ringan untuk sabuk

yang datar atau bersifat majemuk untuk sabuk yang berbentuk palung

– Jaraknya bervariasi tergantung lebar sabuk, bila semakin lebar maka jaraknya semakin pendek

• Puli balik

– Berupa rol yang silindris – Jaraknya lebih jauh dari puli balik – Dilengkapi dengan penahan anti gesekan (peluru atau

rol)

3. Pengumpan

• Berupa corong untuk menempatkan bahan diatas sabuk

• 4. Pengeluran • Berdasarkan

– Gaya berat

– Perangkap / Tripper

Kapasitas

• Besarnya kapasitas konveyor sabuk

• Keterangan:

– T = kapasitas konveyor (ton /jam)

– A = luas penampang beban diatas sabuk (ft2)

– v = kecepatan sabuk (ft/menit)

– ρ = densitas bahan (lb/ft3)

2000

60 xvxAxT

• Untuk mencari luas penampang beban diatas sabuk maka perlu diketahui: – Sudut muatan lebih (surcharge) yaitu sudut

yang dibentuk oleh garis singgung pada titik tepi beban dengan garis horizontal yng melalui titik tersebut

Daya

• Daya untuk menggerakkan konveyor

kosong

• Daya untuk mengangkut beban

• Daya untuk mengangkat beban keatas

100

)*(1

LKBKAxvHp

100

)00302.048.0(2

LxxTHp

1000

015.13

HxxTHp

Keterangan

• v = kecepatan sabuk (ft/menit)

• KA = konstanta (Tabel)

• KB = Konstanta (Tabel)

• L = panjang konveyor sabuk (ft)

• T = kapasitas konveyor (ton/jam)

• H = tinggi (ft)

Lebar sabuk (inci)

KA KB

Luas penampang pada sudut beban lebih (ft2)

Kecepatan maksimum

(ft /menit)

100 200 300 Bubuk halus

Biji-bijian

14 0.20 0.00140 0.074 0.096 0.117 300 400

16 0.25 0.00140 0.101 0.131 0.162 300 450

18 0.30 0.00162 0.134 0.173 0.214 400 450

20 0.30 0.00187 0.170 0.22 0.272 400 500

24 0.36 0.00224 0.257 0.332 0.410 500 600

30 0.48 0.00298 0.421 0.542 0.669 550 700

36 0.64 0.00398 0.622 0.803 0.991 600 800

42 0.72 0.00458 0.809 1.120 1.370 600 800

48 0.88 0.00538 1.160 1.480 1.830 600 800

54 1.00 0.00620 1.450 1.900 2.330 600 800

60 1.05 0.00765 1.830 2.360 2.910 600 800

Contoh

• Suatu konveyor sabuk mempunyai sudut muatan lebih 200 digunakan untuk mengangkut kedelai sejauh 400 ft. Diketahui lebar sabuk 14 inci dan kemiringan konveyor dengan bidang horizontal 150, dan densitas kedelai 45 lb/ft3.

• Berapakah kapasitas konveyor?

• Berapakah daya yang diperlukan?

Konveyor rantai

Konveyor sabuk Konveyor rantai

Mahal, halus tidak bersuara, cepat, secara mekanis efisien, harus teliti dalam pembuatannya

Tidak mahal, bising, kecepatan relatif rendah, secara mekanis kurang efisien, pembuatannya tidak perlu teliti

Jenis konveyor rantai

• Konveyor troli/ rel – Terdiri dari suatu lintasan yang menggantung

yang berupa rel tunggal berbentuk I dengan troli yang dirangkai satu terhadap yang lain dengan menggunakan rantai.

– Digunakan untuk mengangkut bahan yang berukuran besar atau yang dikemas dalam karung, keranjang, atau peti, untuk proses blansing dan strerilisasi

• Konveyor pengeruk – Terdiri dari suatu palung atau talang yang

terbuka atau tertutup seperti pipa.

– Pada bagian dalam terdapat pengeruk atau daun pendorong yang pada interval tertentu dihubungkan sepasang rantai yang bergerak untuk mengeruk atau mendorong bahan yang akan diangkat

• Kapasitas konveyor pengeruk

T= (b * d* v * ρ *0.41 *Kr )/2000

T = kapasitas konveyor (ton/jam)

b = lebar pengeruk (inci)

d = kedalaman pengeruk (inci)

v = kecepatan konveyor (ft/menit)

ρ = densitas (lb/ft3)

Kr= kapasitas relatif

Sudut miring Kapasitas relatif (Kr)

20 0.77

30 0.55

40 0.33

33000

)*(****2 HFLTFWLvHp mccc

Daya yang diperlukan

• Keterangan : Hp = daya yang diperlukan (Hp) v = kecepatan konveyor kosong (ft) Lc = panjang proyeksi horizontal (ft) Fc = koefisien gesekan rantai dan pengeruk

(lb/ft) T = jumlah bahan yang diangkut (lb/menit) L = panjang proyeksi konveyor berbeban (ft) Fm = koefisien bahan Wc = berat pengeruk dan rantai (lb/ft) H = tinggi pemindahan (ft)

Contoh:

• Suatu konveyor pengeruk digunakan untuk mengangkut jagung setinggi 20 ft dan kemiringan 300 dengan kecepatan 100 ft/menit dan kapasitas 45 ton/jam, serta densitas jagung 50 lb/ft3

• Berapakah lebar pengeruk, jika kedalaman pengeruk adalah 5 inci ?

• Berapakah daya yang diperlukan, jika diketahui bahwa berat pengeruk dan rantai 3lb/ft dan koefisien gesekan pengeruk dan rantai 0.5 dan koefisien gesekan bahan pada konveyor 0.4.

Konveyor Ulir

• Komponen-komponen:

1) Palung yang panjangnya bervariasi dari 8 – 12 ft

2) Sumbu berputar yang terdapat pada bagian tengah

palung

3) Ulir atau sirip yang berbentuk spiral yang dipasang

pada sumbu berputar

4) Penutup

Gambar Konveyor Ulir

Ulir berputar tanpa menyentuh dasar palung

sehingga ulir akan mendorong bahan sepanjang

palung

Jumlah ulir dapat bersifat tunggal, ganda dua atau

ganda tiga

Diameter ulir bervariasi antara 3-24 inci

Diameter palung hampir sama dengan diameter ulir

• Alat ini biasanya digunakan untuk membawa bahan

• (seperti bubuk, tepung, bahan-bahan bersifat granular) secara horizontal atau kemiringan dengan sudut 20 0

• Ulir dibuat dari bahan baja tahan karat, tembaga, kuningan, aluminium, besi tuang, dll

• Keuntungan konveyor ulir ini adalah sederhana dan relatif murah

• Kelemahannya adalah daya yang diperlukan sangat tinggi dan panjangnya terbatas. Makin panjang semakin besar daya yang dibutuhkan.

Kapasitas Konveyor Ulir

• Besarnya kapasitas konveyor ulir

• Keterangan:

– T = kapasitas teoritis (ton /jam)

– D = Diameter ulir (inci)

– d = Diameter sumbu (inci)

– P = Diameter palung (inci), sama dengan D

– n = putaran per menit sumbu (rpm)

– ρ = densitas bahan (lb/ft3)

20006.30

)( 22

x

xnxPxdDTt

• Kapasitas sebenarnya lebih kecil dari kapasitas teoritis, hal ini disebabkan karena:

Jarak antara ulir dengan palung

Sifat alir bahan

Panjang ulir

Tekanan bahan

Kemiringan

• Kapasitas sebenarnya diperkirakan 50-60 % dari kapasitas teoritis.

• Untuk menentukan besarnya kapasitas konveyor ulir

yang sesuai dengan ukuran ulir, kecepatan ulir, dan

jenis bahan yang ditangani, menurut rekomendasi dari

LINK-BELT Company dapat dilihat pada grafik

kapasitas

Grafik I

Grafik II

Grafik III

Grafik IV

Grafik V

Daya yang diperlukan

• Besarnya daya yang diperlukan oleh konveyor ulir tergantung

pada :

Panjang konveyor

Ketinggian

Jenis ulir

Viskositas bahan

Resistansi bahan

Koefisien gesekan bahan terhadap ulir dan palung

Berat bahan

• Perlu pertimbangan penambahan daya

untuk mulai menggerakkan ulir secara penuh

untuk membebaskan bahan yang melekat pada

palung

Daya

• Daya untuk menggerakkan konveyor ulir

• Dimana:

• Hp = daya yang diperlukan (Hp)

• Q = kapasitas konveyor (ft3/menit)

• L = panjang konveyor (ft)

• F = faktor bahan (Tabel )

• W = berat bahan (lb/ft3)

33000

)( WxFxLxQDaya

Daya (Hp) Daya yang diperlukan

digandakan (kali)

< 1 2

1 - 2 1.5

2 - 4 1.25

4 - 5 1.1

5 < Tidak perlu dikoreksi

Tabel penggolongan bahan dengan konveyor

ulir

Contoh

• Suatu konveyor ulir digunakan untuk mengangkut

kedelai sepanjang 40 ft dengan kapasitas 1200 Bu.

• Berapakah kecepatan ulir jika diameter ulir 16 inci?

• Berapakah daya yang diperlukan?

Elevator Timba

• Elevator Timba diperlukan untuk pemindahan bahan ke arah vertikal

• Digunakan untuk menangani biji-bijian yang kecil dalam gudang penyimpanan maupun dalam pabrik pengolahan

• Pada prinsipnya elevator timba terdiri dari dua buah roda (roda atas dan roda bawah)

• Antara kedua roda terdapat sepasang rantai atau sabuk yang tidak berujung pangkal

• Timba/ember dipasang pada rantai atau sabuk

a) Jenis Elevator

Elevator Pengeluaran Sentifugal

Elevator Pengeluaran Sempurna

Elevator Pengeluaran Kontinyu

Elevator Pengeluaran Sentifugal

• Timba dipasang pada rantai tunggal atau sabuk pada

bagian punggung, dengan jarak yang tepat dan

berputar dengan kecepatan tertentu sehingga dapat

mengeluarkan bahan dengan gaya sentrifugal

Proses Kerja Elevator Pengeluaran Sentifugal

• Timba diisi dengan bahan, yang mengalir melalui

lubang mengumpan kedalam timba atau dengan

menyekop bahan yang ada dibawah roda bawah.

• Selanjutnya timba terbawa berputar oleh rantai

atau sabuk

• Setelah timba melampaui roda atas maka bahan

dibuang atau dilempar dengan gaya sentrifugal

• Dan selanjutnya timba berputar kembali kebawah

• Elevator Pengeluaran Sentifugal

Elevator Pengeluaran Sempurna

• Timba biasanya dipasang pada sepasang rantai dan beroperasi dengan kecepatan lambat

• Dibawah roda atas pada bagian pengeluaran dipasang suatu “ rol diam”

• Timba akan tergantung pada kedua rantai dan terbalik kebawah pada saat melalui “rol diam” tersebut, sehingga dengan demikian dapat menjamin pengeluaran bahan menjadi lebih sempurna dan masuk kedalam talang penampung

• Konveyor ini biasanya digunakan untuk membawa bahan-bahan yang mudah rusak atau bahan-bahan yang tidak dapat tetap berada didalam timba karena kecepatan yang tinggi

• Elevator Pengeluaran

Sempurna

Elevator Pengeluaran Kontinyu

• Timba pada konveyor ini disusun sedemikan rapatnya sehingga membentuk suatu deretan timba yang kontinyu dan masing-masing timba mengeluarakan bahan karena gaya gravitasi

• Konveyor ini bekerja dengan kecepatan yang lebih rendah dari pengeluaran sentrifugal

• Kapasitas yang tinggi diperoleh bukan karena kecepatan yang tinggi tetapi karena jumlah timba yang lebih banyak

• Alat ini bekerja secara vertikal, akan tetapi dapat juga dioperasikan untuk keadaan miring

• Elevator Pengeluaran

Kontinyu

b) Pengeluaran bahan dari timba

• Roda atas dengan beberapa posisi timba

• Suatu unit massa bahan yang terdapat dalam timba

akan mendapat dua gaya selama timba berputar

diatas roda atau sesuai dengan posisi dari masing-

masing

• Gaya – gaya yang bekerja adalah gaya W dan gaya

sentrifugal S

• Besarnya S adalah:

• Dimana:

• W = berat bahan (lb)

• v = kecepatan tangensial ( ft/menit)

• g = gravitasi

• r = jari-jari efektif roda (ft)

rxgx

vxWS

3600

)( 2

• R sebagai resultan dari kedua gaya yang bekerja ini akan

menentukan titik dimana pengeluaran itu terjadi

• Pada posisi 1-4 : bahan akan tetap berada dalam timba

• Posisi 5 : maka S dan W berlawanan sehingga harga R = 0,

jadi tidak ada gaya yang bekerja pada bahan. Pengeluaran

akan terjadi mulai pada titik ini

• Pada posisi 6-8 : merupakan gaya pengeluaran bahan

• Supaya bahan keluar, maka harga W = S

• Hal ini menunjukkan bahwa ada hubungan antara jari-

jari efektif dengan kecepatan berputar roda agar

diperoleh pengeluaran yang memuaskan

rxgxv

rxgx

vxWS

3600

3600

)(

2

2

rN

rxgxrN

rxgxv

makarNvkarena

19.54

3600)2(

3600

,2:

2

2

c) Pengambilan Bahan

• Ukuran roda bawah tidak harus lebih kecil dari ukuran

roda atas, jika kecepatan roda atas sesuai dengan

kecepatan pengeluaran yang tepat

• Jika roda bawah lebih kecil, maka gaya sentrifugal

tidak akan dapat memberikan kesempatan timba terisi

dengan bahan

• Akan tetapi jika dikehendaki untuk menggunakan roda

bawah lebih kecil, maka kecepatannya harus

dikurangi sehingga pengeluaran sempurna

Pengambilan bahan dengan roda bawah lebih

kecil dari roda atas

• Dalam pengambilan bahan harus diusahakan

sedemikian sehingga pada waktu timba melalui

bagian tengah roda bawah, timba harus terisi dengan

bahan

• Pengambilan bahan yang sempurna jika sebagian

kecil bahan yang masuk kedalam dasar dengan tepat,

sebagian besar bahan diambil secara langsung dari

curahan

d) Bentuk dan ukuran timba Timba yang bersudut atas runcing dengan dasar bulat

Timba yang bersudut besar dengan dasar runcing

• Jarak antara dua timba bervariasi dari 2-3 kali proyeksi lebar timba

Daya yang diperlukan

• Dimana:

• v =kecepatan timba (ft/menit)

• n = jumlah timba/ft

• w =Jumlah bahan(lb/timba)

• H = tinggi (ft)

33000

HxQDaya wxnxvQ

• Untuk amannya jumlah daya yang diperlukan perlu

ditambah dengan 10-15 % untuk mengimbangi

adanya friksi dan gaya untuk pengambilan bahan

• Pemasangan motor penggerak sebaiknya

ditempatkan pada roda atas.

PENDINGINAN

Dr. Andasuryani, S.TP, M.Si

Kuliah ke : 13-14

Pendinginan Metode pengawetan pangan/

produk pertanian

SISTEM PENDINGINAN

Penghambatan aktivitas mikroorganisme, reaksi

enzimatis, kimia, dan biokimia.

Pertumbuhan mikroba patogen dihambat

Beberapa mikroba pembusuk masih mungkin tumbuh

Kisaran suhu pendinginan : 160C – (-20C ) sehingga

tidak menyebabkan proses pembekuan produk pangan.

Untuk beberapa produk, pendinginan dapat

menyebabkan kerusakan tekstur Chilling Injury.

Metode Pendinginan

• Sistem Refrigerasi Kompresi Mekanik

• Contoh: Air Condition (AC ), Kulkas, Cold

storage

Suhu rendah Suhu tinggi

Tetap dijaga

rendah

Tetap dijaga

tinggi

Lingkungan Sistem yang

diinginkan

• Daerah bersuhu rendah dan bersuhu tinggi bisa

dipertahankan di dalam sistem refrigerasi

menggunakan refrigeran cair

• Refrigeran cair disirkulasikan secara berulang atau

kontinyu.

• Refrigeran : media perantara untuk pemindahan panas

yang mudah berubah wujud dari cair menjadi gas

akibat menerima panas dari lingkungannya.

• Refrigeran memiliki titik didih yang lebih rendah dari air.

• Contoh refrigeran: amonia dan freon. Namun

penggunaan freon 12 (R12) dibatasi kr dapat merusak

lapisan ozon.

• Freon 12

• Ammonia

Komponen sistem Refrigerasi

Evaporator

Pengambil panas yang terdapat dalam

ruangan yang akan didinginkan

Kompresor

Meningkatkan suhu dan tekanan refrigeran

sehingga melebihi suhu lingkungan

Kondensor

Pembuang atau pemindah panas dari

bahan ke lingkugan

Katup ekspansi

Mengendalikan laju alir refrigeran sehingga

suplai refrigeran selalu konstan

SISTEM KOMPRESI MEKANIS

Diagram P-H (Mollier)

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Jumlah panas yang dipindahkan dari produk

tmCpQ

C)(n pendinginasetelah bahan suhu T1

C)(bahan awalsuhu To

T1)-(T0bahan suhu perbedaan t

C)(joule/kgpangan bahan spesifik panasCp

(kg)pangan bahan massam

BTU)atau (joulen dihilangka yang panasjumlah Q

0

0

0

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Beban Pendingin: total energi panas yang harus dihilangkan

untuk mendapatkan penurunan suhu yang diinginkan

12000

)( 12 MHHtonr

(BTU/jam) es kecair dari judmerubah wuuntuk diperlukan yang panas12000

tusatuan wakper sibersirkula yang refrigeranberat M

ndipindahka yang panasjumlah menyatakanuntuk

digunakan umum yangsatuan irefrigeraston tonr

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Laju refrigeran: dapat dihitung dari beban pendinginan (ton

refrigerasi) dibagi dengan perubahan entalpi dalam sistem

evaporator (H2-H1)

12

v refrigeranalir Kecepatan HH

npendinginaBeban

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Panas yang dilepaskan kondensor : pada kondensor terjadi

perubahan entalpi untuk merubah fase superheated ke fase

cairan jenuh dari refrigeran sebesar H3-H1

)H-v(HQ 13c

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Panas yang diserap refrigeran di evaporator: pada

evaporator terjadi perubahan entalpi untuk merubah fase cair

ke fase uap jenuh dari refrigeran dengan cara menyerap panas

dari lingkungannya, sebesar H2-H1

)( 12 HHvQe

(BTU/jam) es kecair dari judmerubah wuuntuk diperlukan yang panas12000

tusatuan wakper sibersirkula yang refrigeranberat M

ndipindahka yang panasjumlah menyatakanuntuk

digunakan umum yangsatuan irefrigeraston tonr

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Kerja pada kompresor: pada kompresor terjadi perubahan

entalpi akibat kerja dari peningkatan tekanan P1 ke P2

sehingga refrigeran berubah dari fase uap jenuh ke fase

superheated.

)( 23 HHvQw

v

p

3

2

c

c

(J/kg) kompresisetelah refrigeran entalpiH

(J/kg) kompresi sebelum refrigeran entalpiH

ik)(joule/det refrigeranalir laju v

:refrigeran jenis pada ng terganttu γNilai

1.29717) (R Amonia

1.18(R22) CHCLF

1.14(R12)FCHCL

2

22

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Koefisien Kinerja (COP) (Coefficient of Performance):

perbandingan panas yang diserap oleh refrigeran pada saat

melewati evaporator dengan panas yang dipasok oleh

kompresor.

)(

)(

23

12

HH

HHCOP

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Kerja yang diperlukan untuk mendinginkan

COP

tonP

COP

MHHP

r

)12000)((

)( 12

COPton

HP

HPdalamBila

tonjamBTUP

r

r

715.4

)(/

Perhitungan dalam sistem

refrigerasi

Berat refrigeran yang bersirkulasi

12 HH

irefrigerasper ton pendingian kapasitasirefrigerasBerat

Contoh

• Suatu sistem refrigerasi dioperasikan pada suhu coil

evaporator (sisi tekanan rendah) -300F dan suhu

kondensor (sisi tekanan tinggi) 1000F. Refrigeran yang

digunakan adalah R12 dengan nilai cp/cv=1.14.

1. Tentukan sisi tekanan tinggi dan tekanan rendah

2. Tentukan nilai H1, H2 dan H3

3. Buat diagram P-H

4. Tentukan kapasitas refrigerasi dan COP

5. Hitunglah tenaga yang diperlukan (HP) per ton

refrigerasi

6. Hitunglah jumlah refrigeran yang diperlukan per ton

refrigerasi